光模块的温度调整方法、装置及光模块与流程

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块的温度调整方法、装置及光模块。

背景技术：

近年来，随着增强型8.5g光纤通道和10g以太网高速光网络协议的快速发展，对超高速率光模块(又称光收发一体模块)的需求日益增加，同时对光模块的通信质量要求也越来越高。

其中，激光器作为光模块的光源器件，其所发射的激光信号的光功率、波长等性能参数，均会影响到通过光纤传输之后的信号质量和可靠性。通常情况下为保证光信号的质量，就需要保持激光器发射的激光的光功率和波长的变化不超过预定的范围。而激光器的工作性能和工作寿命与其工作温度又有着紧密联，因此需要尽可能使激光器工作在较为稳定的环境下。

相关技术中，为了避免激光器的工作温度过高或过低，影响器件性能和寿命，光模块中通常还设置有用于控制激光器工作温度和工作状态的控制电路。图1为光模块中激光器控制电路结构示意图。如图1所示，该控制电路主要包括：温度传感器110、半导体致冷器(thermoelectriccooler，tec)130、激光驱动电路400、微控制200和tec驱动电路300。其中，温度传感器110可以贴附在激光器120的固定座上，用于采集激光器120的温度并向微处理器200上报采集到的温度。微处理器200根据该激光器的温度，通过tec驱动电路300控制贴附在激光器120上的tec130为激光器120制冷或加热，使得激光器120所处环境的温度保持恒定。进一步的，如果激光器的温度超过温度偏差阈值(如激光器的温度与控制目标值超出+/-3℃范围)时，微处理器200则通过激光驱动电路400关闭激光器120，以避免激光器120的性能和寿命受影响。另外，微处理器200内部也设置有温度传感器以检测芯片内部温度，并且微处理器200可以根据其芯片内部温度和补偿校准差值，计算出光模块壳温；如果该光模块壳温超出告警温度阈值，则说明激光器120处于极端外部环境中，微处理器200也会通过激光驱动电路400关闭激光器120。

然而，上述激光器120内部或外部环境温度超出相应的预设阈值时，微处理器200主动关闭激光器120，会直接导致光模块的数据通信业务中断，进而影响光通信系统的正常工作。

技术实现要素：

本发明提供了一种光模块的温度调整方法、装置及光模块，以使光模块在处于极端环境中时，尽可能使光模块的数据通信业务无中断。

根据本发明实施例的第一方面，本发明提供了一种光模块的温度调整方法，该方法包括：

当所述光模块的温度处于温度失控阈值内时，则调整所述光模块中第一元器件的工作参数，以改变所述第一元器件产生的热量；

检测调整所述第一元器件的工作参数后，所述光模块的温度是否仍处于所述温度失控阈值内；

当所述光模块的温度仍处于所述温度失控阈值内时，则调整所述光模块中第二元器件的工作参数，以改变所述第二元器件产生的热量。

根据本发明实施例的第二方面，本发明还提供了一种光模块的温度调整装置，所述装置包括：

第一元器件调整模块：用于当所述光模块的温度处于温度失控阈值内时，则调整所述光模块中第一元器件的工作参数，以改变所述第一元器件产生的热量；

失控温度检测模块：用于检测调整所述第一元器件的工作参数后，所述光模块的温度是否仍处于所述温度失控阈值内；

第二元器件调整模块：用于当所述光模块的温度仍处于所述温度失控阈值内时，则调整所述光模块中第二元器件的工作参数，以改变所述第二元器件产生的热量。

根据本发明实施例的第三方面，本发明还提供了一种光模块，该光模块包括微处理器、温度传感器、影响光模块温度的第一元器件和第二元器件，其中：

所述微处理器的输入引脚与温度传感器的输出引脚连接，用于获取来自所述温度传感器的探测值；

所述微处理器的输出引脚分别与所述第一元器件和第二元器件的输入引脚连接，用于根据所述探测值确认所述光模块的温度是否处于温度失控阈值内，当所述光模块的温度处于温度失控阈值内时，则调整所述光模块中第一元器件的工作参数，以改变所述第一元器件产生的热量；检测调整所述第一元器件的工作参数后，所述光模块的温度是否仍处于所述温度失控阈值内；当所述光模块的温度仍处于所述温度失控阈值内时，则调整所述光模块中第二元器件的工作参数，以改变所述第二元器件产生的热量。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种光模块的温度调整方法、装置及光模块，通过对光模块温度设置温度失控阈值，在微处理器检测到光模块温度处于温度失控阈值范围内时，并不是立马关闭激光器，而是对影响激光器境温度的元器件按照预设调整顺序进行工作参数调整，主动采取措施来缓解失控，使光模块在极端环境下尽可能发挥硬件极限，不仅可以保护通信业务无中断，还为技术人员对光模块的异常状况进行处理维保赢得宝贵时间。另外，本发明实施例按照预设顺序对影响激光器境温度的元器件进行调整，可以在保护通信业务无中断的前提下，尽可能的保证光模块的通信质量。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的光模块中激光器控制电路结构示意图。；

图2为本发明实施例提供的一种光模块的温度调整方法的基本流程示意图；

图3为本发明实施例提供的对光模块中的激光器的偏置电流进行调整的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的对光模块中的激光器的调制电压进行调整的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种光模块的温度调整方法的基本流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种光模块的温度调整装置的基本结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对光模块中上述激光器在其内部或外部环境温度一旦超出相应的预设阈值时，光模块中的微处理器便会主动关闭激光器，从而导致光模块的数据通信业务中断，影响通信进程的问题。本发明实施例提供了光模块及其激光器温度保护方法，其核心原理是：在激光器温度控制偏差温度阈值的基础上，提出了“温度失控区间”的概念，在激光器内部温度处于温度失控区间内，并不是立马关闭激光器，而是将主动采取措施来缓解失控，使光模块在极端环境下尽可能发挥硬件极限，保护通信业务无中断。

基于上述原理，下面将对本发明实施例提供的光模块的温度调整方法进行详细的介绍。图2为本发明实施例提供的一种光模块的温度调整方法的基本流程示意图。如图2所示，该方法具体包括如下步骤：

步骤s110：当所述光模块的温度处于温度失控阈值内时，则调整所述光模块中第一元器件的工作参数，以改变所述第一元器件产生的热量。

在本发明实施例中，为提高对激光器温度控制的准确性，光模块的温度可以包括光发射器的内部环境温度，也就是激光器的温度。具体的，根据现有带有tec功能的激光器，光发射器中通常会设有温度传感器(如热敏电阻等)，其中，温度传感器一般设置在激光器的固定座上，用于采集激光器的温度并向微处理器上报采集到的温度的结构特点，本发明实施例将光发射器中温度传感器上报给微处理器的检测数据作为温度调整的依据。当然，也可以采用光模块mcu内部的温度传感器的检测数据，然后通过温度补偿计算出激光器的温度。

微处理器获取到温度传感器上报的激光器温度后，可以首先检测该内部环境温度是否处于预设的温度偏差阈值。如果超出温度偏差阈值，则继续判断是否处于温度失控阈值范围。如果处于温度失控阈值范围，则继续调整所述光模块中第一元器件的工作参数，以改变所述第一元器件产生的热量；如果超出温度失控阈值范围，则说明光模块的内部或外部环境可能存在突变，激光器可能面临烧损等危险，此时则会直接关闭激光器。

例如，设定激光器的温度偏差阈值为45℃+/-3℃的范围，其中，45℃为温度控制的预设目标值；设定温度失控阈值范围为48℃～65℃以及42℃～25℃，即在温度偏差阈值基础上有17℃的温度失控区间。假设在极端环境下，光发射器的内部环境温度达到49℃，已超出温度偏差阈值，按照现有的保护机制，此时激光器就已经被微处理器控制关断了，进而通信业务也中断。而在本发明实施例提供的保护机制下，激光器并不会马上被关闭，而是继续比较其是否处于温度失控阈值范围，可见其恰好处于高温侧的48℃～65℃范围内，那么会执行本步骤主动采取措施来缓解失控。

其中，上述度失控阈值范围的上限(65℃)和下限(42℃)当可以根据激光器的规格书中承诺的极限操作温度设定，比如有的激光器是高温极限操作温度为65度，那么就可以将高温侧的温度上限设定为65℃。

本发明实施例虽然提出了温度失控阈值范围、即“温度失控区间”的概念，但是当激光器内部换将温度处于温度失控区间内时，为保护激光器的使用寿命，也并不是任激光器内部温度无限的失控，而是主动采取措施来缓解这种温度失控，以使其温度尽可能的向温度偏差阈值内调整。

具体的，考虑到对光模块中的元器件参数调整对眼图(眼图是采样示波器对发射光信号的采样截图，是衡量光模块发射端信号的重要测试项目)性能的影响以及对于激光器内部温度影响大小等因素的综合考量，本发明实施例按照一定的调整顺序对光模块中的元器件进行工作参数调整，即首先对所述激光器的偏置电流进行调整。当然，也可以按照实际需求先对激光器的调制电压、所述光模块中寄存器开关状态等其它元器件进行调整。

图3为本发明实施例提供的对光模块中的激光器的偏置电流进行调整的流程示意图，如图3所示，该方法具体包括如下步骤：

步骤s111：按照预设电流调整幅值，对所述光模块中激光器的偏置电流进行调整。

由于光模块内部的激光驱动电路根据光模块接收的数字差分电信号驱动激光器中的激光发射光源发射特定波长的光信号。具体的，驱动电路在通过电接口接收到数字差分电信号后，经过的时钟数据恢复器件、均衡等处理后得到调制信号，并将调制信号送入到激光器，用于对激光器输出的光信号进行调制。驱动电路为激光器提供偏置电流，以驱动激光发射光源发射特定波长的光信号。进一步的，驱动电路输出的偏置电流是由微处理器控制设定的。

基于上述控制过程，在激光器温度处于温度失控阈值范围内时，根据激光器温度失控可能受多方面因素影响的特点，本实施例提供了逐步对激光器偏置电流调整并实时检测激光器温度的方式。具体的，微处理器可以按照预设电流调整幅值，例如每次调整1％，通过iic总线向驱动电路发送偏置电流设定值，驱动电路根据接收的偏置电流设定值，输出相应大小的偏置电流，其中，微处理器与驱动电路通过iic总线相连。

例如，当前激光器温度超出了温度偏差阈值，高于温度偏差阈值的上限，则微处理器控制驱动电路按照预设调整幅值降低激光器偏置电流，以降低激光器的功耗，进而来缓解热量的产生。

当然，还可以根据激光器温度的实际温度，按照预设计算方法，计算出激光器偏置电流的调整值，然后再进行调整。

步骤s112：检测调整所述光模块中激光器的偏置电流后，所述光模块的温度是否仍处于所述温度失控阈值内。

如果仍处于温度失控阈值范围内，则继续执行步骤s113，相反，则结束流程。

步骤s113：如果仍处于所述温度失控阈值内，则按照所述预设电流调整幅值继续对所述激光器的偏置电流调整，直至所述激光器的偏置电流达到预设电流值。

由于上述对激光器的偏置电流的调整，是以牺牲光发射器的光功率，影响光模块通信质量为代价的，因此，激光器的偏置电流不可能无限的调节。具体的，可以在调节至预设电流值后(如在设定预设电流值与正常偏置电流相差20％)，检测光发射器的当前内部环境温度是否仍处于温度失控阈值范围内，如果仍处于温度失控阈值范围内，则不再对偏置电流调整，即结束该步骤的流程。

步骤s120：检测调整所述第一元器件的工作参数后，所述光模块的温度是否仍处于所述温度失控阈值内。

如果仍处于温度失控阈值范围内，则继续执行步骤s130，相反，则结束流程。

步骤s130：当所述光模块的温度仍处于所述温度失控阈值内时，则调整所述光模块中第二元器件的工作参数，以改变所述第二元器件产生的热量。

考虑到对光模块中的元器件参数调整对眼图性能的影响以及对于激光器温度影响大小等因素的综合考量，本实施例在上述将第二元器件的工作参数设定为激光器的调制电压的调整。

具体的，微处理器通过控制驱动电路输出的调制电压的大小。微处理器与驱动电路通过iic总线相连，微处理器光发射器的当前内部环境温度，通过iic总线向驱动电路发送调制电压设定值，驱动电路根据接收的调制电压设定值，输出相应大小的调制电压。另外，微处理器mcu也可通过数模转换器输出端口输出相应的电压来控制驱动电路输出的调制电压。

例如，当前光发射器的内部环境温度超出了温度偏差阈值，并低于温度偏差阈值的下限，则微处理器控制驱动电路调高激光器的调制电压，以增加激光器的功耗，进而对光发射器的内部环境温进行补偿。

进一步的，在微处理器对激光器的调制电压进行调整时，可以根据预先设定好的光发射器的内部环境温与偏置电流和调制电压对应关系，选择偏置电流和调制电压具体值。针对引起光发射器的内部环境温发生变化的影响因素较为复杂且具有不确定性的特点，本发明实施例采用对激光器调制电压按照预设调整幅值逐步调整的方式，同时实时检测对调制电压调整后，对应的光发射器的内部环境温变化。

图4为本发明实施例提供的对光模块中的激光器的调制电压进行调整的流程示意图，如图4所示，该方法具体包括如下步骤：

步骤s131：按照预设电压调整幅值，对所述光模块中激光器的调制电压进行调整。

例如，对当前光发射器的内部环境温度超出了温度偏差阈值，并低于温度偏差阈值的下限，则微处理器控制驱动电路按照每次增加1％的方式，逐渐调高调制电压，并实时检测光发射器的内部环境温是否恢复至温度偏差阈值内。

步骤s132：检测调整所述光模块中激光器的调制电压后，所述光模块的温度是否仍处于所述温度失控阈值内。

具体的，在调节至预设电压值后，检测光发射器的当前内部环境温度是否仍处于温度失控阈值范围内，如果仍处于温度失控阈值范围内，则继续执行步骤s133，相反，则结束流程。

步骤s133：如果仍处于所述温度失控阈值内，则按照所述预设电压调整幅值继续对所述激光器的调制电压调整，直至所述激光器的调制电压达到预设电压值。

与步骤s110中同样的原理，对调制电压的调整也是有设定极限的，在到达预设电压值后，则不再对调制电压进行调整。

进一步的，在进行上述调整后，如果激光器温度仍处于预设温度失控阈值范围内，本发明实施例还提供了微处理器根据激光器的当前温度，对所述光模块中寄存器的开关状态进行调节的方法。

具体的，如果当前激光器温度过高，即处于温度失控阈值的高温区范围内，则控制关闭光模块中寄存器，以缓解热量的产生，如关闭时钟数据恢复芯片对应的寄存器，以关闭的时钟数据恢复芯片；相反，如果处于温度失控阈值的低温区范围内，则控制开启光模块中不常用的寄存器(即正常处于关闭状态下的寄存器)，以进行温度补偿，如均衡器(equalization)、预加重(pre-emphasis)等芯片对应的寄存器。

进一步的，在现有的光发射器中的半导体制冷器tec通常对其工作的最大电流进行限制的特点，本发明实施例中，微处理器对光模块中的元器件进行将内部环境温度向温度偏差阈值内调整的工作参数调节，还采用解除tec电路最大电流限制，以强制电流运行的方式，来对光发射器的内部环境温度进行调整，并且，所述强制电流大于所述半导体制冷器的预设限制工作电流且小于预设极限工作电流。

由上述技术方案可见，本实施例提供的光模块的温度调整方法，对激光器温度控制设置了预设偏差温度阈值和温度失控阈值，在激光器内部环境温度超出预设偏差温度阈值并处于温度失控阈值范围内时，并不是立马关闭激光器，而是对影响激光器内部环境温度的元器件进行工作参数调整，主动采取措施来缓解失控，使光模块在极端环境下尽可能发挥硬件极限，不仅可以保护通信业务无中断，还为技术人员对光模块的异常状况进行处理维保赢得宝贵时间。另外，本实施例激光器温度保护方法，以光发射器的内部传感器检测的温度数据为基准进行控制，可有效防止光模块外环境突变，造成壳温短暂异常，但是光发射器的内部温度依然运行正常的情况，而误关闭激光器的情况，提高了对激光器温度保护的精确度。

图5为本发明实施例提供的另一种光模块的温度调整方法的基本流程示意图。如图5所示，该方法具体包括如下步骤：

步骤s210：当所述光模块的管壳温度超出温度告警阈值，则检测所述光模块中激光器的温度。

首先，微处理器检测光模块的管壳温度。根据相关协议，光模块的使用环境温度不等同于模块外部空气温度，而是指模块壳体外表面温度，又称光模块的管壳温度。一般光模块的管壳温度是通过光模块内部温度传感器检测芯片内部温度，通过补偿校准差值，获取外部壳温度。具体的，温度传感器一般集成在微处理器芯片内部，微处理器芯片直接获取的是芯片内部温度，然后处理器根据管壳温度与处理器内部温度之间的对应关系，得到光模块的管壳温度。

如果所述管壳温度超出预设告警温度阈值，则所述微处理器检测光模块中激光器的温度。同时，如果管壳温度超出预设告警温度阈值，还可以进行设备报警已通知技术人员进行异常处理。相反，如果管壳温度未超出预设告警温度阈值，则继续执行光模块的管壳温度检测工作。

通常管壳温度异常时，但是激光器内部温度可能还没有到达极限，只要满足激光器内部温度运行条件，进而保护了光通信业务不中断；同时，本发明实施例先对管壳温度进行检测，可以在管壳温度异常时提前对光模块异常进行处理，以预防光发射器内部温度异常。

步骤s220：如果所述激光器的温度处于温度失控阈值内时，则调整所述光模块中第一元器件的工作参数，以改变所述第一元器件产生的热量。

步骤s230：检测调整所述第一元器件的工作参数后，所述光模块的温度是否仍处于所述温度失控阈值内。

在对影响激光器温度的第一元器件进行参数调整后，检测当前激光器温度是否仍处于所述温度失控阈值内，如果仍处于温度失控阈值内，则执行步骤s240。

步骤s240：当所述光模块的温度仍处于所述温度失控阈值内时，则调整所述光模块中第二元器件的工作参数，以改变所述第二元器件产生的热量。

进一步的，为了保护激光器寿命，本实施例还提出了极限温度阈值的概念，在上述温度调整的过程中，如果光模块温度处于极限温度阈值内，则所述微处理器控制关闭所述激光器。

例如，将规格书承诺的温度极限设置为预设极限温度阈值，当温度失控至规格书承诺的温度极限时，则开始采取关闭激光器，以防止激光器损毁。

基于上述温度调整方法，本发明实施例还提供了一种光模块的温度调整装置。图6为本发明实施例提供的一种光模块的温度调整装置的基本结构示意图，如图6所示，该装置具体包括如下模块：

第一元器件调整模块610：用于当所述光模块的温度处于温度失控阈值内时，则调整所述光模块中第一元器件的工作参数，以改变所述第一元器件产生的热量；

失控温度检测模块620：用于检测调整所述第一元器件的工作参数后，所述光模块的温度是否仍处于所述温度失控阈值内；

第二元器件调整模块630：用于当所述光模块的温度仍处于所述温度失控阈值内时，则调整所述光模块中第二元器件的工作参数，以改变所述第二元器件产生的热量。

进一步的，所述装置还包括寄存器调整模块640，其中：

所述寄存器调整模块640，用于当调整所述第二元器件的工作参数后所述光模块的温度仍处于所述温度失控阈值内时，则调整所述光模块中寄存器的开关状态，以改变所述寄存器对应的元器件产生的热量。

基于上述温度调整方法和装置，本发明实施例还提供了一种光模块，该光模块包括微处理器、温度传感器、影响光模块温度的第一元器件和第二元器件，其中：

微处理器的输入引脚与温度传感器的输出引脚连接，用于检测光模块的温度，其中，该温度传感器可以为设置在光发射器内部的温度传感器，以获取激光器的温度。

微处理器的输出引脚分别与第一元器件和第二元器件的输入引脚连接，用于根据探测值确认光模块的温度是否处于温度失控阈值内，当光模块的温度处于温度失控阈值内时，则调整光模块中第一元器件的工作参数，以改变第一元器件产生的热量；检测调整第一元器件的工作参数后，光模块的温度是否仍处于温度失控阈值内；当光模块的温度仍处于温度失控阈值内时，则调整光模块中第二元器件的工作参数，以改变第二元器件产生的热量。

进一步的，微处理器还用于：微处理器检测光模块的管壳温度；如果管壳温度超出预设告警温度阈值，则检测激光器的温度。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。